Плазманың маңызды қасиеттері:

1. жоғары электр өткізгіштігіне байланысты сыртқы электр  және магнит өрістерімен күшті әсерлеседі;

2. өздерінің тудырған электр және магнит өрістері арқылы плазма бөлшектері ерекше өзара топтық әсерлесу (аса көп бөлшектердің бір мезгілде өзара әсерлесуі ) күйінде болады;

3. ерекше өзара топтық әсерлесу нәтижесінде плазма аса жоғары серпімді орта дәрежесіне жетеді, яғни әртүрлі тербелістер мен толқындар тез қозады және тез таралады. мысалы, плазманың лэнгмюрлік толқындары;

4. сыртқы магнит өрісінде плазманың табиғаты диамагнетик ортаның сипатына ұқсас болады;

5. толық иондалған плазманың меншікті электрлік өткізгіштігі оның тығыздығынан тәуелсіз болады. меншікті электрлік өткізгіштігі термодинамикалық температураның өсуіне пропорционал және  температурадаплазманы идеал өткізгіш  санатына қосуға болады ()

.Тогы бар өткізгіштердің немесе жартылай өткізгіштердің магнит өрісінде қозғалысы кезінде өткізгіште электр өрісінің тууы Холл эффектісі деп аталады.

Холл эффектісі ток тасушыларға Лоренц күшінің әсер етуі салдарынан пайда болады. Магнит индукциясы магнит өрісінде тығыздығы -ға тең ток жүріп тұрған өткізгіш кернеулігі

 

-ға тең электр өрісін тудырады,

мұндағы - Холл тұрақтысы.

Мысалы: тогы бар металл пластинка магнит өрісінде токқа перпендикуляр орналассын. Лоренц күшінің әсерінен пластинканың жоғарғы жағында ток тасымалдаушы – электрондардың концентрациясы күшейеді. Сондықтан пластинканың жоғарғы жағы теріс, ал төменгі жағы оң зарядталады. Электр өрісінің әсері Лоренц күшімен теңескен кезде зарядтар тұрғылықты таралып бітеді.

 немесе 

мұндағы а – пластинканың қалыңдығы, е – электрон заряды, – көлденең (холлдық) потенциалдар айырымы.

Ток күші (– қалыңдығы және көлденеңі а пластинканың көлденең қимасының ауданы, –электрондардың концен-трациясы, – электрондардың тәртіптелген қозғалысының орташа жылдамдығы), осыдан

Холл тұрақтысының таңбасы ток тасымалдаушының таңбасымен тура келеді, сондықтан Холл эффектісі заттардағы ток тасушылардың табиғаты мен концентрациясын анықтау үшін қолданылады.

Холл эффектісі. Магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер етуші Лоренц күші мынадай құбылысты түсіндіруге мүмкіндік берді. Егер магнит индукциясының күш сызықтарына перпендикулярболып орналасқан тік төртбұрышты өткізгіштін бойымен тоқ жүрсе, онфң екі жағынан да (астыңғы және үстінгі жақтарынды) потенциалдар айырмасы пайда болады. Яғни, бір жағында тек теріс зарядтардың концентрациясы шоғырланса, онда қарама қарсы бетінде тек он зарядтардың жинақталғандығын байқаған. Осы құбылысты бірінші рет 1879 жылы американ физигі Э.Холл (1855-1938) ашқан болатын. Сондықтан бұл заңдылықты Холл эффектісі деп атайды. Сөйтіп зарядтардың стационарлық күйі, сол зарядтарға әсер етуші Лоренц күші электр күшіне тең болғанда ғана қалыптасыды.

Холл эффектісі - тогы бар магнит өрісіне енгізілген өткізгіште және -ға перпендикуляр электр өрісінің пайда болуы

  

19.12.Газдардағы электр тогы

 

          Газдардан электр тогының өтуін газ разряды деп атайды. Қалыпты жағдайда газ молекулалары электрлік бейтарап болады. Газдардан электр тогы өту үшін газ молекулаларын иондарға және электрондарға ыдырату қажет. Газдар сыртқы ионизаторлардың әсерінен оң иондарға және электрондарға ыдырайды. Бұндай ионизаторларға от, рентген, ультракүлгін сәулелері және т.б. әсерлер жатады.

          Газдың атомы (молекуласы) иондалған кезде иондалу жұмысы атқарылады. Иондалу жұмысы деп электронды атомнан жұлып шығаруға жұмсалатын энергияны айтады. Біратомды газды соққымен иондау, иондаушы бөлшектін келесі кинетикалық энергиясында жүреді:

мұндағы:  - иондалу жұмысы, М – атом массасы.

Газ разряды тәуелді және тәуелсіз болып екіге бөлінеді. Тәуелді газ разряды дегеніміз – сыртқы әсер тоқтағанда, газдардан электр тогы өту құбылысы тоқтайтын разряд, осыған қарама-қарсы құбылыс, яғни сыртқы әсер тоқтағанмен, электр тогы өту құбылыс байқалатын болса, бұл тәуелсіз разряд деп аталады.

Тәуелсіз разрядтың 4 түрі бар:

1.     Солғын разряд - салқын катоды бар разрядты түтікшелерде төменгі қысымда(бірнеше килопаскаль немесе одан төмен қысымдарда) жүреді;

2.     Ұшқындық разряд - газдардағы қалыпты атмосфералық қысымда, өте үлкен потенциалдар айырмасында жүреді (мысалы найзағай);

3.     Тәжді разряд - қалыпты атмосфералық қысымда, біртекті емес электр өрісінде жүреді;

4.     Доғалық разряд – орыс ғалымы В.В.Петров ашқан. Бұл газдық разряд электродтар арасында аз потенциалдар айырмасында, бірақ үлкен ток тығыздығында жүреді.

 

 

19.13.Плазма және оның қасиеттері

          Плазма дегеніміз – оң және теріс зарядтарының тығыздықтары бірдей аса ионданған күйдегі газды айтады. Плазма – заттың ерекше күйі.

Аса жоғары температура салдарынан пайда болатын плазма жоғарғы температуралық плазма деп аталады.

Плазманың иондану дәрежесі ионданған бөлшектер санының плазманың бірлік көлемдегі бөлшектер санына қатынасымен сипатталады. Осы шаманың мәніне қарап плазманың әлсіздеу ионданған, жеткілікті түрде ионданған және толығымен ионданған деп бөледі.

Плазмада ток тасушылардың концентрациясы өте жоғары. Сондықтан плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары болады. Электронның қозғалғыштығы оң иондардың қозғалғыштығына қарағанда үлкен болғандықтан, плазмада токты негізінен электрондар тасиды.

 Плазманың қасиеттері:

1. Толық иондану кезінде плазманың иондану дәрежесі өте жоғары болады.

2. Иондану кезінде плазмада оң және теріс зарядтар өзара тең болады.

3. Плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары болады.

4. Электр және магнит өрістерімен күштірек әсерлесе алады.

 

Холл эффектісі. Био-Савар-Лаплас заңы. Лоренц күші

Уақыт бойынша өзгермейтін, ал кеңістіктің бір нүктесінен екінші нүктесіне өткен кезде өзгеріп отыратын магнит өрісін стационар магнит өрісі деп атайды. Электр токтары өзара әсерлеседі. тәжірибеден, әрбір параллель өткізгіштердің бірлік ұзындығына келетін өзара әсер күші -ара қашықтық. Токтардың өзара әсерлесу заңын ампер ашқан. токтардың өзара әсері магниттік деп аталатын өріс арқылы жүзеге асады. магнит өрісі әрқашанда бағытталған (эрстед, 1820). Сондықтан ол векторлық шамамен сипатталады. магнит өрісі тыныштықтағы зарядқа әсерін тигізбейді. заряд козғалғанда күш пайда болады. Магнит өрісі үшін суперпозиция принципі орындалады: магнит өрісінің тогы бар жазық контурға әсері: - бұл контурдың магнит моменті; бағыты , мұндағы -бірлік вектор; - бұл қатынас барлық контурлар үшін бірдей. -магнит индукциясының модулі, -нормаль мен өріс бағыты арасындағы бұрыш болғандағы айналыс моментінің ең үлкен мәні. шамасы магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайды.

Био-Савар-Лаплас заңы бойынша кез-келген токтың магнит өрісін токтардың жеке элементар учаскелерінің тудырған өрісінің векторлық қосындысы (суперпозициясы) деп табуға болады. СИ жүйесінде: ұзындығы ток элементінің тудыратын индукциясы:

(4)

мұндағы -элементар ток учаскесімен және токтың өту бағытына сәйкес келетін вектор, -ток элементі мен анықталатын нүктені қосатын вектор, - осы вектордың модулі.

Түзу ток өрісінің магнит индукциясы

(5)

мұндағы -өткізгіштен магнит индукциясын есептегіміз келетін нүктеге дейінгі арақашықтық.

Алдыңғы (4) формуладан жылдамдықпен қозғалатын зарядтың туғызған өрісінің магнит индукциясын табуға болады, оның мәні мынандай: (5).

Мұндағы -зарядтан өрістің р нүктесіне дейінгі жүргізілген вектор, ол заряд туғызған магнит өрісі индукциясының орнын анықтайды; -оның модулі.

Магнит өрісінде қозғалатын зарядқа әсер ететін күш мынандай формуламен анықталады: ; магнит күшінің модулі: . Егер біруақытта электрлік және магниттік өрістер болса, онда зарядталған бөлшекке әсер ететін күш:

(6)

Түзу ток жағдайында: ; мұнда -зарядтан сымға дейінгі қашықтық. ампер заңы: магнит өрісіндегі токтың элементіне әсер ететін күш тең, модулі , мұндағы . вакуумде орналасқан екі параллель шексіз ұзын түзу токтардың өзара әсерлесу күші: ;

Магнит индукциясы векторының тұйық бет бойымен алынған ағыны нольге тең болады, яғни кез-келген магнит өрісі және тұйық бет үшін мына шарт орындалады:

(7)

Бұл формула векторы үшін гаусс теоремасын тұжырымдайды: кез-келген тұйық бет арқылы өтетін магнит индукциясы векторының ағыны нольге тең. Бізге белгілі гаусс формуласына [яғни, ] сай (7)-ші беттік интегралды көлемдік интегралмен алмастырамыз, сонда . магниттік сызықтардың басы және аяғы (соңы) болмағандықтан магнит өрісінің ( векторлық) дивергенциясы барлық жерде нольге тең, яғни

(8)

-вектордың циркуляциясы интегралына тең. осы интегралды түзу ток өрісі үшін шешу қажет, ол . ал - радиальды түзудің контурдың бойымен кесіндісіне бұрылғандағы бұрышы: . Демек

(9)

Қайсыбір контур бірнеше тогы бар сымды қамтитын жағдайда: (9) - магнит индукциясы векторының циркуляция туралы теоремасы.

№12 дәріс. Газдардағы, сұйықтардағы, металдардағы және вакуумдағы электр тогы

Газдардағы электр тогы . Сұйықтардағы электр тогы. Металдардың электр өткізгіштігі.

Вакуумдағы электр тогы .